人教高中物理必修2教案全册文档格式.docx
《人教高中物理必修2教案全册文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教高中物理必修2教案全册文档格式.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（2）船头与岸成（向上游方向）,历时57.7s.
[总结]解决这类问题的步骤
（1）明确哪个是合运动,哪个是分运动;
根据合运动和分运动的等时性及平行四边形定则求解;
在解题时应注意画好示意图.
[例2]两河岸平行，河宽d=100m，水流速度v1=3m/s，求：
（1）船在静水中的速度是4m/s时，欲使船渡河时间最短，船应怎样渡河？
最短时间是多少？
，船的位移是多大？
（2）船在静水中的速度是6m/s时，欲使船航行距离最短，船应怎样渡河？
渡河时间多长？
（3）船在静水中的速度为1。
5m/s时，欲使船渡河距离最短，船应怎样渡河？
船的最小航程是多少？
[思路分析]
（1）当船头垂直于河岸时，渡河时间最短：
tmin=d/v2=100/4=25s
合速度v=
船的位移大小s=vtmin=125m
（2）欲使船航行距离最短，需船头向上游转过一定角度使合速度方向垂直于河岸，设船的开行速度v2与岸成θ角，则cosθ=
，所以θ=600
合速度v=v2sin600=3
t=
（3）船在静水中速度小于水流的速度，船头垂直于合速度v时，
渡河位移最小，设船头与河岸夹角为β，如图所示：
cosβ=
所以β=600
最小位移smin=
[答案]
（1）船头垂直于河岸时，渡河时间最短：
tmin=25s;
s=125m
（2）船头向上游转过一定角度,与岸成600角航程最短，t=
（3）船头垂直于合速度,船头与河岸夹角600时航程最短，smin=
[方法总结]船渡河中极值问题,是运动合成与分解中典型问题,是本章的难点,准确理解并熟练掌握。
第3节探究平抛运动的规律
知识点1.①平抛运动的定义
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力，物体只在重力作用下的运动.
②平抛运动的性质
由于做平抛运动的物体只受重力的作用，由牛顿第二定律可知,其加速度为g.所以是匀变速运动；
又因重力与速度不在一条直线上，物体做曲线运动，所以，平抛运动是匀变速曲线运动，其轨迹是抛物线.
注意:
①做平抛运动的条件是只受重力作用和有水平初速度
②研究平抛运动采用运动分解的方法.平抛运动可以看成是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动。
[例1]关于平抛运动,下列说法正确的是（）
A平抛运动是匀变速运动B平抛运动是变加速运动
C任意两段时间内的加速度相同D任意两段相等时间内速度变化相同
解析;
平抛运动的物体只受重力作用,故a=g,平抛运动是匀变速曲线运动,A对，B错，C对,因为a=g=Δv/t得Δv=gt,任意相等两段时间内速度变化相同，D对[答案]ACD
知识点2平抛运动的规律
平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。
以抛出点为原点,取水平方向为x轴,正方向与初速度v0的方向相同；
竖直方向为y轴,正方向向下；
物体在任一时刻t位置坐标P（x,y）,位移s,速度vt（如图）的关系为:
速度公式
水平分速度:
vx=v0,竖直分速度:
vy=gt.
T时刻平抛物体的速度大小和方向:
Vt=
tanα=
（2）位移公式（位置坐标）:
水平分位移:
x=v0t,竖直分位移:
t时间内合位移的大小和方向:
S（合位移）=
tanθ=
由于tanα=2tanθ,vt的反向延长线与x轴的交点为水平位移的中点.
（3）轨迹方程:
平抛物体在任意时刻的位置坐标x和y所满足的方程,叫轨迹方程,由位移公式消去t可得:
y=
x2显然这是顶点在原点,开口向下的抛物线方程，所以平抛运动的轨迹是一条抛物线.
[例2]小球以初速度v0水平抛出，落地时速度为v1,阻力不计,以抛出点为坐标原点,以水平初速度v0方向为x轴正向,以竖直向下方向为y轴正方向,建立坐标系
（1）小球在空中飞行时间t
（2）抛出点离地面高度h（3）水平射程x
（4）小球的位移s（5）落地时速度v1的方向,反向延长线与x轴交点坐标x是多少?
[思路分析]
（1）如图在着地点速度v1可分解为水平方向速度v0和竖直方向分速度vy,
而vy=gt则v12=v02+vy2=v02+（gt）2可求t=
（2）平抛运动在竖直方向分运动为自由落体运动
·
（3）平抛运动在水平方向分运动为匀速直线运动x=v0t=
（4）位移大小s=
位移s与水平方向间的夹角的正切值tanθ=
（5）落地时速度v1方向的反方向延长线与x轴交点坐标x1=x/2=v0
[答案]
（1）t=
（2）h=
（3）x=
（4）s=
tanθ=
（5）x1=v0
知识点3实验研究:
平抛运动规律
[例3]一固定斜面ABC,倾角为θ,高AC=h,如图所示,在顶点A以某一初速度水平抛出一小球，恰好落在B点,空气阻力不计,试求自抛出起经多长时间小球离斜面最远?
[答案]t=
[例4]如图是货场装卸货物装置。
图中吊车向左运动的速率v恒定，使悬吊着的货物也以同一速率v做水平方向的匀速运动.当货物距货车x时,吊车上的卷扬机突然启动，使货物在水平方向上仍以v匀速运动的同时，
又沿竖直方向作加速度为a的匀加速运动.判断
货物的运动轨迹是怎样的?
为使货物到达火车时
至少提升h高度,你能求出v的最大值吗?
[思路分析]分析货物的运动可以发现,货物在水平方向上做匀速运动,在竖直方向上以加速度a做匀加速运动，故货物做类平抛运动,其轨迹应是一条曲线与平抛运动轨迹相似.根据运动的独立性,有x=vt,h=at
2/2解得v=
[答案]轨迹是一条类平抛运动抛物线,v的最大值是
第4节抛体运动规律
知识点1、平抛运动的分解（如图所示）
注意：
平抛运动的飞行时间、水平位移和落地
速度等方面的注意问题：
（1）物体做平抛运动时
在空中运动的时间
，其值由高度h决定，
与初速度无关。
（2）它的水平位移大小为x=v0
，
与水平速度v0及高度h都有关系。
（3）落地瞬时速度的大小
由水平初速度v0及高度h决定。
（4）落地时速度与水平方向夹角为θ，tanθ=gt/v0，h越大空中运动时间就越大，θ就越大。
（5）落地速度与水平水平方向夹角θ，位移方向与水平方向夹角α，θ与α是不等的。
注意不要混淆。
（6）平抛物体的运动中，任意两个相等的时间间隔的速度变化量△v=g△t，都相等且△v方向怛为竖直向下。
[例1]如图所示，在倾角为α的斜面顶点A以初速度v0水平抛出一个小球，最后落在斜面上B点，不计空气阻力，求小球在空中的运动时间t及到达B点的速度大小。
[思路分析]：
小球做的是平抛运动，AB长度为实际位移，设为L，则由平抛运动规律，水平方向：
Lcosα=v0t①竖直方向：
Lsinα=gt2/2②
由①②得t=2v0tanα/g竖直速度vy=gt=2v0tanα
故速度
[答案]t=2v0tanα/g，v=
2、确定AB是实际位移，不能将α角当作落地时速度与水平方向的夹角。
知识点2斜抛运动
（1）定义：
将物体以速度v，沿斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力
作用下的运动，称为斜抛运动。
（2）斜抛运动的处理方法：
如右图所示，若被以速度v沿与水平方向成θ角
斜向上方抛出，则其初速度可按图示方向分解为vx和vy。
vx=v0cosθvy=v0sinθ
由于物体运动过程中只受重力作用，所以水平方向作匀速直线运动；
而竖直方向因受重力作用，有
竖直向下的重力加速度g，同时有竖直向上的初速度vy=v0sinθ，故作匀减速直线运动（竖直上抛运动，当初速度斜向下方时，竖直方向的分运动为竖直下抛运动）。
因此斜抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的抛体运动的合运动。
在斜抛运动中，从物体被抛出的地点到落地点的水平距离X叫射程；
物体到达的最大高度Y叫做射高。
射程X=vxt=v0cosθ×
2v0sinθ/g=v02sin2θ/g；
射高Y=vy2/2g=v02sin2θ/2g。
物体的水平坐标随时间变化的规律是x=（v0cosθ）t
物体在竖直方向的坐标随时间变化的规律是y=（v0sinθ）t-
小球的位置是用它的坐标x、y描述的，由以上两式消去t，得y=xtanθ-
。
因一次项和二次项的系数均为常数，此二次函数的图象是一条抛物线。
[例2]一炮弹以v0=1000m/s的速度与水平方向成300斜向上发射，不计空气阻力，其水平射程为多少？
其射高为多大？
炮弹在空中飞行时间为多少？
（g=10m/s2）
[思路分析]水平射程X=（v0cosθ）t=v0cosθ×
2v0sinθ/g=v02sin2θ/g=8。
67×
104m；
射高H=v02sin2θ/2g=1。
25×
104m炮弹飞行时间t=2v0sinθ/g=100s
[答案]水平射程为8。
射高为1。
飞行时间为100s
[总结]斜抛运动的处理方法是在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做匀变速直线运动。
[难点精析]
[例3]如图所示，从高为h=5m，倾角θ=450的斜坡顶点水平抛出一小球，小球的初速度为v0，若不计空气阻力，求：
（1）当v0=4m/s时，小球的落点离A点的位移大小？
（2）当v0=8m/s时，小球的落点离A点的位移大小？
（g取10m/s2）
[思路分析]小球水平抛出后的落点在斜面上，
还是在水平面上，这由初速度的大小来决定。
设临界的水平初速度为v，小球恰好落在斜面的底端，
则水平方向的位移为x=h=5m，落地时间为
=1s，
求得v=h/t=5m/s
（1）若v0<
v，小球一定落在斜面上，则x=v0t，y=gt2/2，y=x
位移
≈4。
5m
（2）若v0>
v，小球一定落在水平面上，则t=1s，y=h，x=v0t，
≈9。
4m[答案]
（1）4。
5m
（2）9。
4m
[例4]一铅球运动员以初速度v0将铅球掷出，设铅球离手时离地面的高度为H，问铅球的初速度v0与水平方向的夹角θ多大时投掷的最远？
（不计空气阻力）
[思路分析]物理模型为运动的合成与分解，即：
斜向上抛运动，对此问题多数师生都认为是450，下面我们加以分析，
可将v0分解为水平方向：
vx=v0cosθ①竖直方向：
vy=v0sinθ②
竖直方向匀变速运动可得：
H=-vyt+gt2/2③
因水平方向为匀速运动，所以水平方向的距离：
s=vxt④
由①②③④式可得：
当
时，s有最大值：
若v0=15m/s时，H=1。
5m，g=10m/s2，则θ=43。
210，s=23。
95m
[答案]当铅球与水平方向成θ角度（
）时，投掷距离最远，
第5节圆周运动
知识点1.描述匀速圆周运动的物理量
（1）轨道半径（R）:
对于一般曲线运动，可以理解为曲率半径.
（2）线速度（v）:
是描述质点沿圆周运动快慢的物理量。
大小等于物体在一段时间内运动的弧长（s）与时间（t）的比值,方向为圆周的切线方向.公式:
v=
（3）角速度（ω,又称为圆频率）:
是描述质点绕圆心转动快慢的物理量。
大小等于一段时间内转过的角度（θ）与时间t的比值.公式:
ω=
（4）线速度与角速度关系：
线速度的大小等于角速度大小与半径的乘积，即
（5）周期（T）:
质点做圆周运动一周所需要的时间.
（6）频率（f,或转速n）:
质点在单位时间内完成的圆周运动的次数.
[例1]静止在地球上的物体都要随地球一起转动，下列说法正确的是（）
A.它们的运动周期都是相同的B它们的线速度都是相同的
C它们的线速度大小都是相同的D它们的角速度是不同的
解析：
地球绕自转轴转动时,所有地球上各点的周期及角速度都是相同的。
地球表面物体做圆周运动的平面是物体所在纬度线平面，其圆心分布在整条自转轴上，不同纬度处物体做圆周运动的半径是不同的,只有同一纬度处的物体转动半径相等，线速度的大小才相等，但即使物体的线速度大小相同，方向也个不相同.[答案]A
[总结]线速度是描述物体运动快慢的物理量,若比较两物体做匀速圆周运动的快慢,则只看其线速度的大小即可.角速度、周期和转速都是描述物体转动快慢的物理量。
物体做匀速圆周运动时,角速度越大、周期越小、转速越大，则物体转动的越快，反之则越慢,由于线速度和角速度的关系为v=ωr,所以在半径不确定的情况下，不能由角速度大小判断线速度的大小，也不能由线速度大小判断角速度大小.
[例2]由于地球自转，乌鲁木齐和广州两地所在处物体具有的角速度和线速度相比较（）
A.乌鲁木齐处物体的角速度大，广州处物体的线速度大
B.乌鲁木齐处物体的线速度大，广州处物体的角速度大
C.两处地方物体的角速度、线速度都一样大
D.两处地方物体的角速度一样大，但广州的线速度比乌鲁木齐处物体线速度要大
[答案]D
知识点2。
匀速圆周运动及各物理量间的关系
1．定义：
物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。
注意①匀速圆周运动线速度方向时刻变化，因此是变速运动。
②匀速圆周运动是匀速率圆周运动。
2、各物理量间的关系
计算时，均采用国际单位制，角度的单位采用弧度制。
[例2]匀速圆周运动属于（）
A.匀速运动B匀加速运动C加速度不变的曲线运动D变加速度的曲线运动
实际上线速度是矢量,在匀速圆周运动中，线速度的大小不变,但方向不断变化，所以匀速圆周运动是一个变速曲线运动或者可称为速率一定的曲线运动.线速度方向时刻沿圆的切线方向，且大小不变.可知合外力方向只有始终沿半径指向圆心；
加速度在变化,故A、B、C错，D对[答案]D
[变式训练2]在匀速圆周运动中，下列物理量中不变的是（）
A．角速度B.加速度C.速率D.线速度[答案]AC
[难点精析][例3]如图所示的传动装置中，B,C两轮固定在一起绕同一轴转动，A,B两轮用皮带传动，三轮的半径关系是rA=rC=2rB.若皮带不打滑,求A,B,C轮边缘的a,b,c三点的角速度之比和线速度之比.
[解析]A,B两轮通过皮带传动，皮带不打滑,则A,B两轮边缘的线速度大小相等.即
va=vb或va:
vb=1:
1①由v=ωr得ωa:
ωb=rB:
rA=1:
2②
B,C两轮固定在一起绕同一轴转动,则B,C两轮的角速度相同，即
ωb=ωc或ωb:
ωc=1:
1③由v=ωr得vb:
vc=rB:
rC=1:
2④
由②③得ωa:
ωb:
2:
2由①④得va:
vb:
vc=1:
1:
2
[答案]a,b,c三点的角速度之比为1:
2;
线速度之比为1:
总结：
传动装置的两个基本关系:
皮带（齿轴,靠背轮）传动线速度相等，同轴转动的角速度相等.
第6节向心加速度
向心加速度:
任何作匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心。
公式
1方向:
总是沿半径指向圆心，即方向始终于运动方向垂直.
an方向时刻改变，不论大小是否变化，所以圆周运动是变加速运动.
[难点精析1]圆周运动中的速度和加速度
[例1]关于匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）
A.匀速圆周运动是匀速运动B匀速圆周运动是匀变速曲线运动
C物体做匀速圆周运动是变速曲线运动D做匀速圆周运动的物体必处于平衡状态
做匀速圆周运动的速度和加速度大小不变,方向时刻在变,因此匀速圆周运动不是匀速运动，也不是匀变速运动,选项A,B错，做匀速圆周运动物体的合外力即向心力,提供向心加速度，当然物体不是处于平衡状态，选项D错[答案]C
[方法总结]速度和加速度均是矢量,矢量的变化不仅考虑大小的变化，还要考虑方向的变化，匀速圆周运动应该理解为匀速率圆周运动.
[难点精析2]
[例2]关于质点做匀速圆周运动的说法正确的是（）
A.由a=v2/r知a与r成反比B由a=rω2知a与r成正比
C由ω=v/r知ω与r成反比D由ω=2πn知ω与转速n成正比
[解析]由a=v2/r,只有在v一定时,a才与r成反比，如v不一定，a与r不一定成反比.同理,只有当ω一定,a才与r成正比；
v一定时,ω与r成正比.因2π是定值,故ω与n成正比.[答案]D
[方法总结]①公式a=v2/r=rω2=（2π/T）2R中有三个量时,在某一个量不变时,剩余的两个量的关系才能明确.即在v一定时a与r成反比,在ω一定时,a与r成正比.②公式ω=v/r在v一定时,ω与r成反比.ω=2πn知,ω与转速n成正比.
第7节向心力
知识点1、向心力
（1）向心力的定义：
做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。
（2）向心力的大小：
（3）向心力的作用效果：
向心力总是指向圆心，而线速度是沿圆周的切线方向，故向心力的始终与线速度垂直。
所以向心力的作用效果只改变物体的速度方向而不改变物体的速度大小。
（4）凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力。
它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。
当物体做匀速圆周运动时，合外力就是向心力；
当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力就是向心力。
〖例1〗如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是：
A、绳的拉力。
B、重力和绳的拉力的合力。
C、重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力。
D、绳的拉力和重力沿绳方向的合力。
本题考查向心力和绳子的有关知识。
如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力作用，向心力是指向圆心方向的合力。
因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力。
故选CD。
〖答案〗CD
〖总结〗非匀速圆周运动，绳的拉力和重力的合力不是向心力。
知识点2：
变速圆周运动和一般的曲线运动
（1）仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动，同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动。
说明：
①变速圆周运动中，向心加速度和向心力的大小和方向都变化。
②变速圆周运动中，某一点的向心加速度和向心力均可用
和
只不过
、ω都是指那一点的瞬时速度。
③物体做匀速圆周运动的条件：
物体做匀速圆周运动所需向心力或所需向心加速度由物体的运动情况来决定。
当所需向心力（mv2/r、mrω2）与合力提供的向心力达到相对“供需平衡”（即F供=F需）时，物体才做匀速圆周运动。
（2）一般曲线运动：
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线。
〖例1〗如图所示，细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量为m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m，并知M和水平面的最大静摩擦力为2N。
现使此平面绕中心轴转动。
问角速度ω在什么范围内m处于静止状态？
当ω具有最小值时，M有向着圆心运动的趋势，故水平面对M的摩擦力方向背离圆心，且等于最大静摩擦力Fm=2N，对于M：
FT-Fm=Mrω12，FT=mgω1=
代入数据得ω1=2.9rad/s
当ω具有最大值时，M有背离圆心运动的趋势，故水平面对M的摩擦力方向指向圆心，且等于最大静摩擦力Fm=2N，对于M：
FT+Fm=Mrω22，FT=mgω2=
代入数据得ω2=6.5rad/s
〖答案〗2.9rad/s<
ω<
6.5rad/s
〖难点精析1〗将一小球拴在一根长为R的轻绳一端，绳的另一端固定，使小球在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最高点球的最小速度？
球在最高点时受重力mg和绳的拉力，如图二力的合力提供向心力。
T+mg=mv2/R当T=0时，球的速度最小，mg=mv2/R，解得v=
故球在最高点的最小速度为v=
〖答案〗v=
〖方法总结〗绳拴球在竖直平面内做圆周运动，在最高点时只有重力提供向心力，此时球的速度最小vmin=
〖难点精析1〗汽车以速度v行驶，驾驶员突然发现前方有一横沟，为了避免事故，驾驶员应该刹车好还是转弯好？
无论是刹车还是转弯，都是为了避免汽车驶入沟中。
刹车时地面的摩擦力使汽车减速，设地面与汽车轮胎间的动摩擦因数为μ，则汽车刹车时的加速度为a=μg。
故汽车从开始刹车到汽车静止，汽车行驶的距离为：
当汽车转弯时，汽车转弯的摩擦力使汽车改变运动方向，因此在转弯时可以提供汽车转弯时的向心力，轨道半径R为：
由以上可得s<
R，故刹车时更易避免事故的发生。
〖答案〗刹车时更易避免事故的发生。
第八节生活当中的圆周运动
例1如图所示，汽车车厢顶部悬挂以轻质弹簧，弹簧拴一质量为m的小球。
当汽车在水平面上匀速行使时，弹簧长度为
，当汽车以同一速度通过一桥面为弧形的凸形桥的最高点时，弹簧长度为
，下列正确的是（）
A
＝
B
>
C
<
D前三种情况均有可能
思路分析由题知k
=mg①
对整体分析知，加速度a向下，对小球有
升级会员 